(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸条供給部と、同糸条供給部から引き出される糸条を一方向に連続走行させる糸条走行装置との間に配され、先行糸条の後端に後続糸条の先端を接続するための糸継ぎ機であって、
前記先行糸条の後端部分と待機している後続糸条の先端部分とを引き揃えて重ねた状態で挟持する一対の糸条把持装置と、
一対の前記糸条把持装置の間に配された流体交絡装置と、
前記糸条把持装置と前記糸条走行装置との間の糸条走行路上に配された糸条張力保持機構であるダンサーロール又は動滑車と、
を備えてなることを特徴とする、糸継ぎ機。
【請求項２】
前記糸条供給部と前記ダンサーロール又は動滑車との間の走行路上に配された糸端切断装置を備えてなる請求項１の糸継ぎ機。
【請求項３】
前記糸条供給部と前記糸条把持装置との間の糸条走行路に糸端の有無を検出する糸端検出器を備えてなる請求項１又は２に記載の糸継ぎ機。
【請求項４】
炭素繊維製造用前駆体糸条の先行糸条の後端と後続糸条の先端とを引き揃えて重ねた状態で糸条把持装置により把持し、先行糸条の後端と後続糸条の先端とを接続すること、
先行糸条の後端と後続糸条の先端との接続時に糸条走行路における糸条把持装置の下流側に配された糸条張力保持機構であるダンサーロール又は動滑車により、一定の張力を保持しながら先行糸条の一部を一時的に貯留すること、
貯留中も先行糸条を一方向に連続して走行させること、
一定張力を保持して連続走行する炭素繊維製造用前駆体糸条を連続的に炭素繊維製造工程へと供給することを特徴とする、炭素繊維の製造方法。
【請求項５】
前記前駆体糸条の先端部分及び後端部分の少なくとも一方を、予め耐炎化することを含んでなる請求項４記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項６】
前記前駆体糸条の先端に、予め一定長さの耐炎化糸条を絡合させることを含んでなることを特徴とする請求項４記載の炭素繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は、ボビンに巻かれ又は箱体に折畳み積層して収納された繊維糸条を各種糸条の処理装置に供給するに際し、先行糸条に後続糸条を接合して連続的に供給するための糸継ぎ機と、同糸継ぎ機が適用される炭素繊維の連続的な製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、アクリル系繊維糸条は炭素繊維を製造するための前駆体として広く利用されており、アクリル系繊維糸条を２００〜３００℃の酸化性雰囲気中で加熱処理する耐炎化工程によって耐炎化繊維にした後、引き続いて１０００℃以上の不活性雰囲気中で加熱処理する炭素化工程によって炭素繊維にするのが一般的である。
【０００３】
こうして得られた炭素繊維は種々の優れた物性を備えていることから、各種の繊維強化複合材料等の強化用繊維として広く利用されている。炭素繊維は従来の航空機やスポーツ用品への用途に加え、建築、土木、エネルギー関係の産業用途としても利用されており、急速にその需要が伸びている。この需要を更に拡大するためには、より低コストで炭素繊維を供給することが望まれている。
【０００４】
一般に炭素繊維製造用のアクリル繊維糸条などの前駆体糸条は、ボビンなどに巻き上げられた形態、或いは箱体に折畳み積層した形態で供給されている。かかる収納形態の前駆体糸条が耐炎化工程や炭素化工程などの各種焼成工程へと供給される。炭素繊維の製造コストを下げるべく、焼成工程での操業性を上げるためには、これらの前駆体糸条を焼成工程に供給して炭素繊維を製造するにあたり、多数本の前駆体糸条を接合して連続的に焼成工程へと供給することが必要である。そのために、上述した収納形態にある前駆体糸条の後端を後続の前駆体糸条の先端と接合させる。
【０００５】
従来は先行糸条の後端と後続糸条の先端とを結んで接合していた。しかしながら、耐炎化処理の工程で糸条は酸化し発熱するが、糸条の繊維が密に圧縮され放熱しにくい結び目において蓄熱され、それにより更に激しい酸化反応が起こり、焼成中に糸切れや焼損などの原因となる。また、炭素化処理の工程でも、結び目での酸素不足により糸切れの原因となる。
【０００６】
そこで、特開昭５４−５０６２４号公報に開示されている炭素繊維の製造方法においては、前駆体糸条の結び目に、ジエステル油、シリコン油などの半流動状の耐熱性化合物を付着させ、結び目における酸化反応を抑制している。また特開昭５６−３７３１５号公報に開示されている炭素繊維の製造方法では、前駆体糸条の端部を予め熱処理した後に、連結ループ部と結び目部とが異なる位置に配されるように結び合わる特定の方法で接合している。
【０００７】
これらの公報では結び目における蓄熱を低減させてはいるものの、依然として結び目が形成されているため、糸切れや焼損を完全に回避できるものではなく、これらトラブルが生じやすい。
【０００８】
そこで、特公平１−１２８５０号公報に開示されている炭素繊維の製造方法では、前駆体糸条の末端部分同士を重ね合わせ、その重ね合わせ部分を高速流体処理により絡合させて接合している。
【０００９】
かかる絡合による接合では結び目による接合よりも接合部分での蓄熱は少なくなる。しかしながら、接合部分での繊維密度が他の部分よりも大きいため、絡合部の蓄熱や酸素不足に起因した糸切れ等のトラブルを完全に阻止することはできない。
【００１０】
そこで、特開平４−２１４４１４号公報に開示されている炭素繊維の製造方法では、前駆体糸条の高速流体処理による絡合部分にホウ酸、スルファミン酸アンモン、亜硫酸ナトリウムや尿酸などの酸化反応抑制剤を付与している。
【００１１】
また、特開平１０−２２６９１８号公報に開示された炭素繊維の製造方法では、前駆体糸条の端部同士を、耐炎化糸などの非発熱性の接続媒体を介して、流体処理により絡合している。
【００１２】
かかる公報では従来使用されている一般的な交絡装置を使用している。流体での絡合処理により糸条を接合する装置としては、例えば特開昭６２−１３６４８３号公報に糸条の結合装置が開示されている。同公報に開示されている糸条の結合装置は、一対のクランプ手段により二本の糸条の重なり合った端部を挟持し、次いでクランプ手段を互いに近接させて糸条を弛緩させた状態で、交絡手段により圧縮空気を吹き付けて糸条の端部同士を絡合させ結合する。
【００１３】
この結合装置では二本の糸条の重なり合った端部を挟持した状態で、一旦糸条の走行を停止し交絡処理を施して、二本の糸条の端部同士を接合させている。また、上述した特公平１−１２８５０号公報、特開平４−２１４４１４号公報、又は特開平１０−２２６９１８号公報に開示されている炭素繊維の製造方法において使用されるような、一般的な従来の絡合装置も停止状態にある二本の糸条の端部に流体を吹き付けて交絡させるものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、糸条の走行を一時的に停止させた状態で糸条を接合する場合、続く処理工程での処理も一時的に停止させなければならず、作業効率が低下する。特に炭素繊維の焼成工程のように、焼成炉内にて所定の温度で所定の時間だけ加熱処理を施すような場合に、処理糸条の走行を停止すると、その停止時間に炉内に留まっている部位では過剰に焼成されてしまうため、糸条が切断して連続処理ができなくなる。
【００１５】
そのため、従来は処理糸条の走行を停止している時間帯は炉内温度を下げて対処しているが、再び炉内温度を所定の温度まで上昇させる間にロスが生じ、また停止時間に炉内に留まっている糸条の部位やその近傍の部位では、その他の部位との焼成程度が異なってしまうことは否めない。そのため、糸条の物性が不均一となり製品としての価値が損なわれる。
【００１６】
そこで、本発明は、糸条を所定の速度で走行させたまま、先行糸条の後端に後続糸条の先端を絡合により接合させることができる糸継ぎ機を提供すると共に、多数本の前駆体糸条を連続して焼成工程へと供給して焼成工程の操業性を向上させ低コスト化を図ることができる炭素繊維の製造方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本件請求項１に係る発明は、糸条供給部と、同糸条供給部から引き出される糸条を一方向に連続走行させる糸条走行装置との間に配され、先行糸条の後端に後続糸条の先端を接続するための糸継ぎ機であって、前記先行糸条の後端部分と待機している後続糸条の先端部分とを引き揃えて重ねた状態で挟持する一対の糸条把持装置と、一対の前記糸条把持装置の間に配された流体交絡装置と、前記糸条把持装置と前記糸条走行装置との間の糸条走行路上に配された糸条張力保持機構であるダンサーロール又は動滑車と、を備えてなることを特徴としている。
【００１８】
前記糸条供給部としては、例えばボビンやクリールへ糸条を巻き付けたものや、箱体に糸条を折り畳んで積層したものなどが挙げられる。繊維糸条はこれらボビンなどの糸条供給部から糸条走行装置により引き出され、織成工程や炭素繊維の焼成工程などの各種糸条の処理工程へと供給される。この糸条走行装置としては、ニップロールや、多数のロールに糸条を巻きつけて供給するゴデットロールなどが用いられる。なお本発明においては糸条走行装置の種類は何ら制約を受けるものではなく、従来の糸条走行装置を適宜選択すれば良い。
【００１９】
繊維糸条は糸条供給部から供給された先行糸条は、前記糸条走行装置により一定の速度で走行して次工程である各種糸条の処理工程へと送られる。本発明の糸継ぎ機は、前記糸条供給部と糸条走行装置との間の先行糸条の糸条走行路に沿って配されている。先行糸条は、その走行中は前記糸継ぎ機の間を通され、自由な走行が保障されている。
【００２０】
すなわち、先行糸条が走行している間、本発明の糸継ぎ機の一対の糸条把持装置は糸条を把持しておらず、同糸条把持装置間に配された流体交絡装置も不作動の状態にあり、先行糸条は糸条張力保持機構において所要の長さを貯留しながら、一定の張力を保持して糸条処理工程へと送られる。
【００２１】
なおこのとき、糸条供給部には後続の繊維糸条のボビンが待機しており、後続糸条の先端部分が糸継ぎ機の一対の糸条把持装置の間に先行糸条と平行して配されている。
【００２２】
先行糸条と後続糸条とを接合するときは、先行糸条の後端部分が前記糸条供給部から供給されて、糸条供給部と糸条走行装置との間に配された糸継ぎ機を通過する直前に、同糸継ぎ機の一対の糸条把持装置が作動して先行糸条の後端部分と後続糸条の先端部分とを引き揃えて重ね合せた状態で把持する。同時に流体交絡装置が作動し、一対の糸条把持装置間にある先行糸条の後端と後続糸条の先端とが交絡され接合される。その後、糸条把持装置による把持と流体交絡装置の作動が解除され、先行糸条に連続して後続糸条が続く各種糸処理工程へと連続供給される。
【００２３】
この糸継ぎ機による接合時には、先行糸条の後端部分及び後続糸条の先端部分は糸条把持装置により把持されているため、同糸条把持装置よりも上流側にある糸条は走行が停止された状態にある。しかして、本発明の糸継ぎ機にあっては糸条把持装置の下流側に糸条張力保持機構を配しているため、糸条供給部からの糸条の供給が一時的に停止されても、糸条張力保持機構よりも下流側の走行糸条の張力は一定に保持されて、同糸条張力保持機構に貯留された糸条が続く糸条処理工程へと送られ続け、糸条処理工程へは常に一定の供給速度で糸条が供給されることになる。
【００２４】
このように本発明の糸継ぎ機は、糸継ぎ時にも糸条の処理を停止することなく、常に一定の張力で次工程へと糸条を供給することができるため、次工程を停止させる必要はなく、次工程での作業効率が著しく向上する。
【００２５】
なお、本発明の糸条把持装置とは、糸条を挟んで固定するニップ装置など、接合しようとする二本の繊維糸条を重ね合わせて把持できるものであれば、その種類は何ら制約を受けるものではない。また、糸条把持装置における把持部の形状も、繊維糸条のフィラメント数やデニール数に応じて適宜決定すれば良い。
【００２６】
更に、これら一対の糸条把持装置により繊維糸条を把持した後、そのスパンを縮めるように、一対の把持装置を接近させる機構など、絡合する糸条部分に弛みを与える機構を備えることが、絡合による接合を効果的に行うことができるため好ましい。
【００２７】
また、本発明における流体交絡装置としては、例えば、特公平１−１２８５０号公報、特開平１０−２２６９１８号公報、又は特開２０００−１４４５３４号公報などに開示されている公知の交絡ノズルを使用することができる。
【００２８】
この流体交絡装置には加圧流体を供給する配管の途中にバルブが設けられており、流体交絡装置の作動時、すなわち、糸条を接合させる際にのみ前記バルブを開いて加圧流体を供給する機構を備えている。
【００２９】
さらに、本発明における糸条張力保持機構とは、同糸条張力保持機構の上流側では実質的に糸条の走行を停止しても、同機構の下流側での糸条の連続走行を確保して走行糸条の張力を一定に保持させる機構である。
【００３０】
また上記発明によれば、前記糸条張力保持機構はダンサーロール又は動滑車である。このような振り子状に動作するダンサーロール方式や動滑車状に動作する方式などの可動ロール方式を採用することにより、容易に糸条張力を保持することができる。或いは、糸条張力保持機構として、走行する糸条を貯留するためのケーシングを配すると共に、同ケーシングと糸条走行装置との間に糸条張力を検出、調整するための張力調整装置を配して構成することもできる。
【００３１】
本件請求項２に係る発明によれば、前記糸条供給部と前記糸条張力保持機構との間の糸条走行路上に糸端切断装置を備えてなることを特徴としている。前記糸端切断装置により、先行糸条から後続糸条へと供給が切り替わる際に、先行糸条の接合部から突出している糸端を、接合部の近傍で切断して突出する糸端を短くトリミングすることにより、続く工程における糸端のロールへの巻き付きなどを防止することができる。
【００３２】
また待機している後続糸条の糸端についても同様に、この糸端が長いと続く工程でのロールへの糸端巻付きの原因になり易いため、糸端切断装置により糸端をなるべく短くトリミングすることが好ましい。
【００３３】
前記糸端切断装置としては、切断歯などを備えた通常の切断に供される機構、例えばはさみ、シャーリングなどの装置や、回転刃を有する円板状の切断装置、固定刃が往復運動する装置、その他超音波カッターなど、繊維糸条の種類に応じて適宜選択され、特に制約を受けるものではない。
【００３４】
本件請求項３に係る発明によれば、前記糸条供給部と前記糸条把持装置との間の糸条走行路に糸端の有無を検出する糸端検出器を備えている。前記糸条供給部と前記糸条把持装置との間の糸条走行路に前記検出器を設置し、走行している先行糸条の有無を検出することにより、先行糸条の後端が糸継ぎ機を通過するタイミングを正確に検知することができる。
【００３５】
なお、この糸端の有無を検出する検出器としては、その種類は何ら制限を受けるものではないが、糸条に対して非接触である光電式の検出器を用いることが好ましい。この検出器により先行糸条が糸条走行路上に存在せず、糸端が通過したことを検知すると、その信号を糸継ぎ機の糸条把持装置及び流体交絡装置に送り、各装置を作動させて自動的に接合操作を行うことができる。
【００３６】
或いは、ボビンへの糸条巻き量が予めわかっている場合には、供給速度から後端が糸継ぎ機を通過するタイミングを予測できるため、上記検出器を用いることなく、適宜接続操作を行うことも可能である。
【００３７】
更に本件請求項４に係る発明は、炭素繊維製造用前駆体糸条の先行糸条の後端と後続糸条の先端とを接続しながら、前記糸条を一定張力を保持して連続走行させ、炭素繊維製造工程へと供給することを特徴とする炭素繊維の製造方法を主要な構成としている。
【００３８】
前記炭素繊維製造用前駆体糸条としては、アクリル系、セルロース系、ピッチ系などの繊維糸条が挙げられる。アクリル系繊維糸条としては、アクリロニトリルを主成分として含有するアクリル繊維であれば特に限定されないが、アクリロニトリル９５質量％以上と、アクリロニトリルと共重合可能なビニル系単量体５質量％とからなるアクリル繊維が好ましい。さらにこのビニル系単量体が、耐炎化反応を促進する作用を有するアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、又はこれらのアルカリ金属塩、もしくはアンモニウム塩、及びアクリルアミド等の単量体群から選ばれる１種類以上の単量体であることが、耐炎化反応を促進する上で好ましい。
【００３９】
このようなアクリル繊維糸条を前駆体として炭素繊維を製造する場合に、糸条供給部のボビンから巻き出したアクリル繊維糸条は、糸条走行装置により一定の走行速度で供給され、２００〜３００℃の酸化性雰囲気中で加熱処理する耐炎化工程によって耐炎化繊維にした後、引き続いて１０００℃以上の不活性雰囲気中で加熱処理する炭素化工程によって炭素繊維にするのが一般的である。
【００４０】
本発明の炭素繊維製造方法にあっては、炭素繊維製造用前駆体糸条の先行糸条の後端と後続糸条の先端とを接続しながら、前記糸条を一定張力を保持して連続走行させ、炭素繊維製造工程へと供給される。そのため、従来のように糸継ぎ時に、特に耐炎化工程での酸化性雰囲気中での加熱処理温度において糸条の走行が停止され、耐炎化反応が進行して遂には糸条の切断或いは暴走反応による発熱に起因する発火などに至ることはない。
【００４１】
しかも、糸条は糸継ぎ時にも常に所定の張力、一定の速度で焼成工程へと供給されるため、耐炎化工程の反応装置の温度を下げる必要もなく、著しい時間的ロスがなくなり、更には、温度を下げた間に耐炎化工程を通過して、不均一な処理がなされることによる炭素繊維のロス部分もなくなるため、製造コストを更に下げることもできる。
【００４２】
本件請求項５に係る発明によれば、  前記前駆体糸条の先端部分及び後端部分の少なくとも一方を、予め耐炎化することを含んでいる。
或いは、本件請求項６に係る発明によれば、前記前駆体糸条の先端に、予め一定長さの耐炎化糸条を絡合させることを含んでいる。
【００４３】
このように前駆体糸条の先端部分及び後端部分の少なくとも一方を予め耐炎化し、或いは前駆体糸条の先端に予め一定長さの耐炎化糸条を絡合させることにより、耐炎化工程において接合部分が蓄熱して切断するのを効果的に防止することができる。
【００４４】
前駆体糸条の端部を耐炎化処理する際に格別な制限は無く、例えば空気、オゾン、或いはその他の酸化性雰囲気で、２００〜３００℃の加熱処理を行うことにより耐炎化処理を行うことができる。かかる加熱処理を行う装置としては熱風循環炉や、電熱ヒーターを用いたドライヤーなどを用いることができる。
【００４５】
ワインダーによりボビン巻きの形態とされるアクリル系繊維糸条の場合、その巻き終わりの端部、即ち、先端部分を容易に耐炎化することができる。すなわち、巻き取りが終了したらその巻き終わりの端部を上述した熱風循環炉などにより加熱処理すれば良い。
【００４６】
これに対して、ボビンへの巻き始め端部、即ち後端部分を耐炎化するためには、巻き始め端部がワインダーで巻き取られるアクリル系繊維糸条の下に敷かれ、即ち巻き始め端部の上にアクリル系繊維糸条を重ねて巻き取ってしまうことにより、所定量のアクリル系繊維糸条の巻き取りが終了した後に、ボビンから巻き始め端部を引き出せなくなる状況を避けなければならない。そのため、巻き始めに際して、以降に巻かれてボビンを形成する経路から外れた位置で、後に巻き始め端部をほどいて熱風循環炉等で熱処理が可能な長さを巻き取った後、所定のボビンを形成すれば良い。
【００４７】
或いは、前駆体糸条の先端に、予め一定長さの耐炎化糸条が絡合させる場合には、ボビンのアクリル繊維糸条の巻き終わり端部（先端）と前記耐炎化糸条とを重ね合わせて把持し、公知の流体交絡装置により加圧流体を供給して絡合による接合を行うことが好ましい。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の公的な実施形態による糸継ぎ機の概略図である。
【００４９】
前記糸継ぎ機１０は、糸条供給部２０と糸条走行装置３０との間に配されている。本実施形態にあっては、糸条供給部２０には先行する繊維糸条Ｆのボビン２１と、後続の繊維糸条ｆのスタンバイボビン２２とが配されている。
【００５０】
前記糸継ぎ機１０は、前記先行糸条Ｆの糸条走行路に沿って配された一対の糸条把持装置１１，１２と、同糸条把持装置１１，１２の間に配された流体交絡装置１３とを備えている。前記流体交絡装置１３には電磁弁１４が取り付けられており、流体を供給するバルブの開閉を制御している。
【００５１】
更に、前記糸継ぎ機１０は、下流側の前記糸条把持装置１２と前記糸条走行装置３０との間の糸条走行路上に、糸条張力保持機構であるダンサーロール１５が、前記糸条供給部２０と上流側の糸条把持装置１１との間の、先行糸条Ｆ及び後続糸条ｆのそれぞれの糸条走行路上に、糸条の有無を検出するための検出器１６，１７が配されている。
【００５２】
かかる糸継ぎ機１０を用いて炭素繊維を製造する場合には、前記ボビン２１から連続的にアクリル系繊維糸条などの先行糸条Ｆが繰り出され、糸条走行装置３０により前記先行糸条Ｆはり一定の速度で走行し、下流側の耐炎化工程、炭素化工程などの焼成工程に連続的に供給される。
【００５３】
この糸条供給部のボビン２１と糸条走行装置３０との間には糸継ぎ機１０と糸条張力保持機構であるダンサーロール１５とが配されており、先行糸条はそれらを通過する。
【００５４】
先行糸条Ｆが走行している間は、前記糸継ぎ機１０の一対の糸条把持装置１１，１２は糸条Ｆを把持しておらず、同糸条把持装置１１，１２間に配された流体交絡装置１３も不作動の状態にあり、自由な走行が保障されている。また、ダンサーロール１５では、糸条が複数のロールに掛け回されて所要の長さを貯留しながら、一定の張力が保持される。
【００５５】
先行糸条Ｆが連続走行している間に、後続糸条ｆは先端部分が繰り出されて、糸条把持装置１１，１２間に先行糸条Ｆと平行してセットされている。
【００５６】
ボビン２１から繰り出される先行糸条Ｆの後端が、前記検出器１６を通過して同検出器１６により糸条が検出されなくなると、糸条を接合させるタイミングであるという信号が糸継ぎ機１０の糸条把持装置１１，１２及び電磁弁１４へと送られる。
【００５７】
この信号により前記糸条把持装置１１，１２が作動し、走行している先行糸条Ｆの後端部分と待機している後続糸条ｆの先端部分とを引き揃えて重ねた状態で把持する。このとき、先行糸条Ｆは糸条把持装置１１，１２により把持されている部分（後端部分）では走行を停止する。
【００５８】
次いで糸条把持装置１１，１２は相対的に接近して、把持している二本の糸条を弛ませる。この糸条が弛んだ状態で、流体交絡装置１３に加圧流体を供給する電磁弁１４が解放され、流体交絡装置１３に加圧流体を供給し、二本の糸条を流体交絡させる。そして予め設定した交絡処理時間が経過した後、電磁弁１４を閉じて加圧流体の供給を停止し、糸条把持装置１１，１２の把持を解除する。
【００５９】
この糸条の接合時に、糸条把持装置１１，１２の上流側では糸条Ｆ，ｆの走行が停止しており、即ち、糸条の供給が停止する。しかしながら、糸条把持装置１１，１２の下流側では糸条走行装置３０の走行により、先行糸条Ｆが依然として一定の速度で走行を続けようとする。
【００６０】
本実施形態の糸継ぎ機１０にあっては、糸条把持装置１１，１２と糸条走行装置３０との間にダンサーロール１５を備えているため、糸継ぎ時にはこのダンサーロール１５に貯留されている先行糸条Ｆが送り出され、糸条の張力を一定に保持する。そのため、糸継ぎ時にも、糸条走行装置３０による糸条Ｆの走行を停止する必要はなく、常に一定の張力及び走行速度で糸条Ｆを次工程へと供給することができる。
【００６１】
なお、本実施形態では糸条張力保持機構としてダンサーロールを使用しているが、動滑車状に動作する機構を採用することもでき、接続に要する所要時間と炭素繊維の製造工程への供給速度などから、その可動量を適宜設定すれば良い。
【００６２】
糸条把持装置１１，１２による把持を解除すると、先行糸条の後端に接合された後続糸条が連続して供給され、続く焼成工程へ、ボビンに巻かれた後続のアクリル系繊維糸条を工程を停止することなく連続的に供給することができる。
【００６３】
空になった前記先行糸条Ｆのボビン２１に、新たな後続糸条のボビンをセットすれば、同様に、更なる糸条を接合させることができる。この操作を繰り返すことにより、焼成工程にアクリル系前駆体糸条繊維を連続的に供給することができる。
【００６４】
更に、前記糸条供給部２０と糸条張力保持機構であるダンサーロール１５との間の糸条走行路上に糸端を切断してトリミングするための切断装置を設置することが好ましい。この場合には、先行糸条から後続糸条へと供給が切り替わる際に、先行糸条の接合部から突出している糸端を、接合部の近傍で切断して突出する糸端を短くトリミングすることにより、続く工程における糸端のロールへの巻き付きなどを防止することができる。
【００６５】
なお、炭素繊維を製造する場合には、接合部分の蓄熱による糸条の切断を防止するために、先行糸条の後端または後続糸条の先端を予め耐炎化するか、或いは後続糸条の先端に予め所定長さの耐炎化糸条を絡合接続させておくことが好ましい。
【００６６】
また、上述した実施態様では検出器１６，１７を用いて糸継ぎのタイミングを検知しているが、ボビンへの糸条巻き量が予めわかっている場合には、糸条の供給速度との関係から、後端が糸継ぎ機１０を通過するタイミングを予測できるため、前記検出器１６，１７を用いることなく、適宜接合操作を行うことも可能である。
【００６７】
後続糸条のボビンの巻き終わり端部（先端）部分を予め熱処理しておくことは容易であり、その場合には、走行している先行糸条のどの部分にも接合ができるため、検出器により先行糸条の後端が糸継ぎ機１０を通過するタイミングを検知しなくても、任意の位置、任意のタイミングで先行糸条を切断して後続糸条と接続することが可能となる。この場合、先行糸条Ｆをその接合部位、即ち上流側の糸条把持装置１１よりもボビン２１に寄った側で切断する必要がある。従って、必要に応じてその位置に切断機構を備えることも可能である。
【００６８】
以下、本発明について具体的な実施例を挙げて説明する。
なお、以下の実施例にて説明する工程通過率とは、接合部を有するアクリル系繊維糸条を耐炎化工程及び炭素化工程に通して炭素繊維にしたときに、それぞれの工程で切断すること無しに通過した接合部の数を、試験した糸条の全接合部に対する百分率（％）により表したものである。
また、工程張力（ｍＮ／Ｔｅｘ）とは、接合部を有するアクリル系繊維糸条による炭素繊維の製造を行った際の、耐炎化工程及び炭素化工程でのアクリル系繊維糸条の張力を単位繊度当たりに換算した数値である。
【００６９】
（実施例１）
単糸繊度が１．２ｄＴｅｘ／フィラメント、フィラメント数が１２０００のアクリル系繊維糸条の、ボビンへの巻き始め端部（後端）と巻き終り端部（先端）を、２４０℃の熱風が循環している炉中で５ｍＮ／ｔｅｘの張力下にて７０分間の耐炎化処理を施すことにより、密度１．３６ｇ／ｃｍ3 に耐炎化したボビンＡと、同様にして両端部を耐炎化処理したボビンＢとの２つのボビンを用意した。
【００７０】
巻き始め端部（後端）は同糸条の紡糸工程においてワインダーを用いてボビンに巻き取る際に、以降に巻き取られてボビンを形成する範囲、即ちトラバース範囲外で１０ｍほど巻き取った後に、紡糸工程より供給されるアクリル系繊維糸条をトラバースガイドにセットして通常通り巻取りを行った。巻き始め端部に耐炎化処理を施す際はトラバース範囲外に巻き取られた部分のアクリル繊維糸条をほどいて上述した熱風循環炉中に導入して処理を行った。この時、密度１．３６ｇ／ｃｍ3 に耐炎化された長さは１ｍであった。
【００７１】
初めにボビンＡのアクリル繊維糸条を２３０〜２７０℃の熱風が循環している耐炎化炉中にて、工程張力１４ｍＮ／Ｔｅｘにてアクリル繊維糸条の収縮を制限しながら、３０分間の耐炎化処理に付し、続いて３００〜１３００℃の温度分布を有する窒素雰囲気中からなる炭素化炉中にて、同じく工程張力７ｍＮ／Ｔｅｘにして、同アクリル繊維糸条の収縮を制限しながら２分間の炭素化処理に付すことにより、炭素繊維を製造した。
【００７２】
図１に示す装置において、糸条把持装置１１，１２のスパンを３００ｍｍとし、流体交絡装置１３の絡合ノズルは全長６０ｍｍ、糸条走行路の形状寸法はφ５ｍｍ、エア吹込み口は中心部に糸条走行路に対して直角に１ヵ所、φ２．５ｍｍとしたものを用いた。この絡合ノズルの本体は糸条走行路を二分割できる構造としており、ボビンＡの走行糸条と後続の待機しているボビンＢの糸条の先端部分を糸条走行路にセットした後、ノズルを閉じた。
【００７３】
このようにして、ボビンＡのアクリル繊維糸条を炭素繊維製造工程に供給し、その耐炎化処理された巻き始め端部（後端）がボビンＡより解序され、一対の糸条把持装置１１，１２のスパンを占める位置に来た時に糸条把持装置１１，１２を作動させた。本実施例においては検出装置を使わずに目視にて糸条把持装置１１，１２を作動させた。
【００７４】
糸条把持装置１１，１２にて絡合接続する先行糸条の後端部分と後続糸条の先端部分とを引き揃えてニップした後、ニップスパンを２０ｍｍ短縮して糸条に弛みを付与した。また、糸条のニップに伴い、ボビンＡの走行糸条の走行が停止するため、図１に示すダンサーロール１５を動作し、このダンサーロール１５に貯留されていた先行糸条を供給して、糸継ぎ時における次工程での先行糸条の張力を保持し、所定速度での走行を確保した。本実施例においては、糸継ぎに要する糸条把持装置１１，１２による把持時間は１分間とした。
【００７５】
エアーによる絡合に用いた供給エアの圧力は２ｋｇ／ｃｍ2 （１９６N/cm2 ）、エアの噴射時間は５秒とした。エアの噴射による絡合が終了した後、糸条把持装置１１，１２のニップを開放し、接続操作を終了した。なお本実施例においては接続操作を終了した後、糸端をはさみで切断した。
【００７６】
同様な接続操作を繰り返し、炭素繊維を製造した際の炭素繊維製造工程中の耐炎化工程及び及び炭素化工程での接続部の工程通過確率は表１に示す通り１００％であった。
【００７７】
（実施例２）
単糸繊度が１．２ｄＴｅｘ／フィラメント、フィラメント数が５００００のアクリル系繊維糸条の巻き始め端部と巻き終り端部を２４０℃の熱風が循環している炉中で５ｍＮ／ｔｅｘの張力下に７０分間の耐炎化処理を施すことによって密度１．３６ｇ／ｃｍ3 の耐炎化末端部にしてある巻き取りボビンＣと、同様にして両端部を耐炎化処理したボビンＤの２つのボビンを用意した。
【００７８】
巻き始め端部は実施例１と同様に、アクリル繊維糸条の紡糸工程においてワインダーを用いてボビンに巻き取る際に、以降に巻き取られてボビンを形成する範囲、即ちトラバース範囲外で１０ｍ巻き取った後に、紡糸工程より供給されるアクリル系繊維糸条をトラバースガイドにセットして通常通り巻取りを行った。巻き始め端部に耐炎化処理を施す際は、トラバース範囲外に巻き取られた部分のアクリル繊維糸条をほどいて上述した熱風循環炉中に導入して処理を行った。この時、密度１．３６ｇ／ｃｍ3 に耐炎化された長さは１ｍであった。
【００７９】
初めにボビンＣのアクリル繊維糸条を２３０〜２７０℃の熱風が循環している耐炎化炉中にて、工程張力１４ｍＮ／Ｔｅｘにてアクリル繊維糸条の収縮を制限しながら、６０分間の耐炎化処理に付し、続いて３００〜１３００℃の温度分布を有する窒素雰囲気中からなる炭素化炉中にて、同じく工程張力７ｍＮ／Ｔｅｘにして該アクリル繊維糸条の収縮を制限しながら１分間の炭素化処理に付すことにより、炭素繊維を製造した。
【００８０】
図１に示す装置において、糸条把持装置１１，１２のスパンは３００ｍｍ、流体交絡装置における絡合ノズルは、全長６０ｍｍ、糸条走行路の形状寸法はφ５ｍｍ、エア吹き込み口は中心部に糸条走行路に対して垂直に１ヵ所、φ２．５ｍｍとしたものを用いた。絡合ノズル本体は糸条走行路を二分割できる構造としており、ボビンＣの走行する先行糸条と接合しようとする待機しているボビンＤの後続糸条の先端部分を糸条走行路にセットした後、ノズルを閉じた。
【００８１】
このようにして、ボビンＣのアクリル繊維糸条を炭素繊維製造工程に供給し、耐炎化処理された巻き始め端部（後端）がボビンＣより解序されて一対の糸条把持装置１１，１２のスパンを占める位置に来た時に、糸条把持装置１１，１２を作動させた。この動作により、先行糸条の後端部分と後続糸条の先端部分とが引き揃えられ重ね合わされた状態で糸条把持装置にてニップされる。続けて糸条把持装置１１，１２によるニップスパンを２０ｍｍ短縮して、二本の糸条に弛みを付与した。
【００８２】
また、糸条のニップに伴い、ボビンＣの先行糸条の走行が停止するため、図１に示すダンサーロール１５を動作させ、接続に要する時間、このダンサーロール１５に貯留されていた先行糸条を供給し、糸継ぎに要する時間の先行糸条の次工程での張力を保持し、所定速度での走行を確保した。本実施例においては、接続に要する把持時間を１分間とした。エアーによる絡合に用いた供給エアの圧力は２ｋｇ／ｃｍ2 （１９６Ｎ／ｃｍ2 ）、エアの噴射時間は５秒とした。
【００８３】
エアの噴射による絡合が終了した後、糸条把持装置のニップを開放し、接続操作を終了した。なお本実施例においては接続操作を終了した後、糸条の端部をはさみで切断した。
【００８４】
同様な接続操作を繰り返し、炭素繊維を製造した際の炭素繊維製造工程中の耐炎化工程及び及び炭素化工程での接続部の工程通過確率は表１に示す通り、１００％である。
【００８５】
（実施例３）
単糸繊度が１．２ｄＴｅｘ／フィラメント、フィラメント数が１２０００のアクリル系繊維糸条の巻き終り端部（先端）を２４０℃の熱風が循環している炉中で５ｍＮ／ｔｅｘの張力下に７０分間の耐炎化処理を施すことによって密度１．３６ｇ／ｃｍ3 の耐炎化した巻き取りボビンＥと、同様にして巻き終り端部（先端）を耐炎化処理したボビンＦの２つのボビンを用意した。
【００８６】
初めにボビンＥのアクリル繊維糸条を２３０〜２７０℃の熱風が循環している耐炎化炉中にて、工程張力１４ｍＮ／Ｔｅｘにてアクリル繊維糸条の収縮を制限しながら、３０分間の耐炎化処理に付し、続いて３００〜１３００℃の温度分布を有する窒素雰囲気中からなる炭素化炉中にて、同じく工程張力７ｍＮ／Ｔｅｘにして該アクリル繊維糸条の収縮を制限しながら２分間の炭素化処理に付すことにより、炭素繊維を製造した。
【００８７】
図１に示す装置において、糸条把持装置１１，１２のスパンは３００ｍｍ、流体交絡装置における絡合ノズルは、全長が６０ｍｍ、糸条走行路の形状寸法がφ５ｍｍ、エア吹き込み口が中心部に糸条走行路に対して垂直に１ヵ所、φ２．５ｍｍとしたものを用いた。絡合ノズル本体は糸条走行路を二分割できる構造としており、ボビンＥの先行する走行糸条と、待機しているボビンＦの後続糸条の先端部分を糸条走行路にセットした後、ノズルを閉じた。
【００８８】
このようにして、ボビンＥのアクリル繊維糸条を炭素繊維製造工程に供給し、その巻き始め端部、即ちボビンＥのアクリル系繊維糸条の後端が同ボビンＥより解序された瞬間に糸条把持装置１１，１２を動作させた。この糸条把持装置１１，１２の動作は、光電式スイッチにより糸条走行路上の糸条の有無を検出して行った。
【００８９】
糸条把持装置１１，１２にて絡合接続する二本の糸条をニップした後、ニップスパンを２０ｍｍ短縮して糸条に弛みを付与した。また、糸条のニップに伴い、ボビンＥの走行糸条の走行が停止するため、図１に示すダンサーロール１５を動作して、同ロール１５に貯留されている先行糸条を供給し、次工程での糸条の張力を保持すると共に走行速度を確保した。本実施例においては、糸継ぎ時間を１分間とした。
【００９０】
エアーによる絡合に用いた供給エアの圧力は２ｋｇ／ｃｍ2 （１９６N/cm2 ）、エアの噴射時間は５秒とした。またエアの噴射も光電式スイッチにより糸条の有無を検出して糸条把持装置１１，１２を動作させた後、供給エア配管に設けられた電磁弁１４を動作させて行った。
【００９１】
エアの噴射による絡合が終了した後、端子のトリミングのため、絡合ノズルの両端でスズキ（株）製ウルトラソニックカッターＳＵＷ−３０ＣＭＨにより糸端の切断を行った。この際使用した刃形式はＨ４で、糸条を刃に密着させるため刃の両面から０．３ｍｍの距離をおいて、刃先と３０度の角度をなすステンレス製の治具を装着したものを用い、刃と治具の傾斜面の間に糸条が位置するようにカッターを挿入して糸端の切断を行った。糸端の切断後、糸条把持装置のニップを開放し、接続操作を終了した。
【００９２】
同様な接続操作を繰り返し、炭素繊維を製造した際の炭素繊維製造工程中の耐炎化工程及び及び炭素化工程での接続部の工程通過確率は表１に示す通り、１００％である。
【００９３】
（実施例４）
単糸繊度が１．２ｄＴｅｘ／フィラメント、フィラメント数が１２０００のアクリル系繊維糸条のボビンＧを準備した。一方、他のアクリル繊維糸条を２３０〜２７０℃の熱風が循環している耐炎化炉中にて、工程張力１４ｍＮ／Ｔｅｘにてアクリル繊維糸条の収縮を制限しながら、３０分間の耐炎化処理に付し、密度１．３６ｇ／ｃｍ2 の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を更に他のアクリル繊維糸条のアクリル繊維糸条の先端に絡合接続させて、ボビンＨとした。
【００９４】
前記耐炎化糸とアクリル繊維糸条との接続は、図１に示す接続装置のうち一対の糸条把持装置１１，１２と、加圧流体による絡合ノズル、同ノズルに加圧流体を供給するための配管、及び加圧流体の供給と停止を行うバルブから構成される流体交絡装置とによって、糸条把持装置１１，１２のスパンは３００ｍｍ、絡合ノズルは、全長が６０ｍｍ、糸条走行路の形状寸法がφ５ｍｍ、エア吹き込み口が中心部に糸条走行路に対し垂直に１ヵ所、φ２．５ｍｍとしたものを用い、供給エアの圧力は２ｋｇ／ｃｍ2 （１９．６Ｎ／ｃｍ2 ）、エアの噴射時間は５秒として絡合接続を行った。
【００９５】
初めにボビンＧのアクリル繊維糸条を２３０〜２７０℃の熱風が循環している耐炎化炉中にて、工程張力１４ｍＮ／Ｔｅｘにてアクリル繊維糸条の収縮を制限しながら、３０分間の耐炎化処理に付し、続いて３００〜１３００℃の温度分布を有する窒素雰囲気中からなる炭素化炉中にて、同じく工程張力７ｍＮ／Ｔｅｘにして同アクリル繊維糸条の収縮を制限しながら２分間の炭素化処理に付すことにより、炭素繊維を製造した。
【００９６】
図１に示す装置において、糸条把持装置１１，１２のスパンは３００ｍｍ、絡合ノズルは、全長が６０ｍｍ、糸条走行路の形状寸法がφ５ｍｍ、エア吹き込み口が中心部に糸条走行路に対し垂直に１ヵ所、φ２．５ｍｍとしたものを用いた。絡合ノズル本体は糸条走行路を二分割できる構造としており、ボビンＧの走行糸条と、待機しているボビンＨの後続糸条の、耐炎化糸が接続された先端部分とを糸条走行路にセットした後ノズルを閉じた。
【００９７】
このようにして、ボビンＧのアクリル繊維糸条を炭素繊維製造工程に供給し、その巻き始め端部、即ちボビンＧの先行糸条の終端が同ボビンＧより解序された瞬間に糸条把持装置１１，１２を動作させた。糸条把持装置の動作は、光電式スイッチにより糸条走行路上の糸条の有無を検出して行った。糸条把持装置にて絡合接続する二本の糸条を引き揃えて重ね合わせ、ニップした後、ニップスパンを２０ｍｍ短縮して糸条に弛みを付与した。
【００９８】
また、糸条のニップに伴い、ボビンＧの走行糸条の走行が停止するため、図１に示すダンサーロール１５を動作し、接続に要する時間、同ロール１５に貯留されている糸条を供給し、次工程での糸条の所定の張力及び走行速度を確保した。本実施例においては、把持時間を１分間とした。
【００９９】
エアーによる絡合に用いた供給エアの圧力は２ｋｇ／ｃｍ2 （１９．６N/cm2 ）、エアの噴射時間は５秒とした。またエアの噴射も光電式スイッチにより糸条の有無を検出して糸条把持装置１１，１２を動作させた後、供給エア配管に設けられた電磁弁１４を動作させて行った。
【０１００】
エアの噴射による絡合が終了した後、糸条端部のトリミングのため、絡合ノズルの両端でスズキ（株）製ウルトラソニックカッターＳＵＷ−３０ＣＭＨにより糸端の切断を行った。この際使用した刃形式はＨ４で、糸条を刃に密着させるため刃の両面から０．３ｍｍの距離をおいて、刃先と３０度の角度をなすステンレス製の治具を装着したものを用い、刃と治具の傾斜面の間に糸条が位置するようにカッターを挿入し糸端の切断を行った。糸端の切断後、糸条把持装置のニップを開放し、接続操作を終了した。
【０１０１】
同様な接続操作を繰り返し、炭素繊維を製造した際の炭素繊維製造工程中の耐炎化工程及び及び炭素化工程での接続部の工程通過確率は、表１に示す通り１００％である。
【０１０２】
（実施例５）
単糸繊度が１．２ｄＴｅｘ／フィラメント、フィラメント数が５００００のアクリル系繊維糸条の巻き終り端部（先端部分）を２４０℃の熱風が循環している炉中で５ｍＮ／ｔｅｘの張力下に５０分間の耐炎化処理を施し密度１．３１ｇ／ｃｍ3 の耐炎化末端部にした巻き取りボビンＩと、同様にして巻き終り端部（先端部分）を耐炎化処理したボビンＪの２つのボビンを用意した。
【０１０３】
初めにボビンＧのアクリル繊維糸条を２３０〜２７０℃の熱風が循環している耐炎化炉中にて、工程張力１４ｍＮ／Ｔｅｘにてアクリル繊維糸条の収縮を制限しながら、６０分間の耐炎化処理に付し、続いて３００〜１３００℃の温度分布を有する窒素雰囲気中からなる炭素化炉中にて、同じく工程張力７ｍＮ／Ｔｅｘにして同アクリル繊維糸条の収縮を制限しながら２分間の炭素化処理に付すことにより、炭素繊維を製造した。
【０１０４】
図１に示す装置において、糸条把持装置のスパンは３００ｍｍ、絡合ノズルは、全長が１００ｍｍ、糸条走行路の形状寸法がφ１０ｍｍ、エア吹き込み口が中心部に糸条走行路に対し垂直に１ヵ所、φ５ｍｍとしたものを用いた。絡合ノズル本体は糸条走行路を二分割できる構造としており、ボビンＩの走行糸条と、待機しているボビンＪの後続糸条の先端部分とを糸条走行路にセットした後ノズルを閉じた。
【０１０５】
このようにして、ボビンＩのアクリル繊維糸条を炭素繊維製造工程に供給し、その巻き始め端部、即ちボビンＩのアクリル系繊維糸条の後端がボビンより解序された瞬間に糸条把持装置を動作させた。糸条把持装置にて絡合接続する二本の糸条をニップした後、ニップスパンを２０ｍｍ短縮して糸条に弛みを付与した。また、糸条のニップに伴い、ボビンＩの走行糸条の走行が停止するため、図１に示すダンサーロール１５を動作し、同ロール１５に貯留されている先行糸条を供給して、次工程での糸条の張力を保持し、所定速度での走行を確保した。本実施例においては、把持時間を１分間とした。
【０１０６】
エアーによる絡合に用いた供給エアの圧力は２ｋｇ／ｃｍ2 （１９．６N/cm2 ）、エアの噴射時間は５秒とした。エアの噴射による絡合が終了した後、端子のトリミングのため、絡合ノズルの両端でスズキ（株）製ウルトラソニックカッターＳＵＷ−３０ＣＭＨにより糸端の切断を行った。この際使用した刃形式はＨ４で、糸条を刃に密着させるため刃の両面から０．３ｍｍの距離をおいて、刃先と３０度の角度をなすステンレス製の治具を装着したものを用い、刃と治具の傾斜面の間に糸条が位置するようにカッターを挿入し糸端の切断を行った。糸端の切断後ニップ装置のニップを開放し、接続操作を終了した。
【０１０７】
同様な接続操作を繰り返し、炭素繊維を製造した際の炭素繊維製造工程中の耐炎化工程及び及び炭素化工程での接続部の工程通過確率は、表１に示す通り１００％である。
【０１０８】
【表１】
0004541583.tif 000002
【０１０９】
以上、説明したように、例えばボビンに巻かれた炭素繊維維製造用のアクリル系繊維糸条を連続して炭素繊維製造工程（焼成工程）に供給するに際し、先行糸条に後続糸条を流体交絡により接合する場合に、その接合処理時にも次工程への糸条の供給速度を低下させることなく常に一定の張力を保持できる。そのため、連続的な焼成が可能となり、炭素繊維製造工程の操業性を著しく向上させ、製造のコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態による糸継ぎ機の概略図である。
【符号の説明】
１０        糸継ぎ機
１１        糸条把持装置
１２        糸条把持装置
１３        流体交絡装置
１４        電磁弁
１５        ダンサーロール
１６        検出器
１７        検出器
２０        糸条供給部
２１        ボビン
２２        スタンバイボビン
３０        糸条走行装置
Ｆ        先行糸条
ｆ        後続糸条
【図１】
0004541583.tif 000003